裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法初探
前言
為轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式和建設(shè)資源節(jié)約型,、環(huán)境友好型社會(huì),，大力推進(jìn)現(xiàn)代建筑產(chǎn)業(yè)化,，在遼寧省內(nèi)乃至全國(guó)應(yīng)用并推廣裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)。
在認(rèn)真總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),，大量搜集整理國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范,、論文及試驗(yàn)成果的基礎(chǔ)上，遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)《裝配整體式混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（暫行）（DB21/T1868-2010）已于2011年2月1日實(shí)施,，遼寧省地方標(biāo)準(zhǔn)《裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（暫行）（DB21/T2000-2012）也于2012年9月1日實(shí)施,，為預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用提供了技術(shù)支持，眾多高等院校及預(yù)制構(gòu)件廠家的科研成果的大量涌現(xiàn)為預(yù)制裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用提供了產(chǎn)品支持,。下面以某工程中1#樓為例,，介紹裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)思路與方法。
1.項(xiàng)目簡(jiǎn)介
本工程功能為住宅,，地下為設(shè)備用房,。樓長(zhǎng)30.8m，樓寬12.7m,，建筑高度54.2m，地下1層,，地上18層,，主要層高3m，軸要軸網(wǎng)尺寸4.8m×6.7m,；結(jié)構(gòu)型式為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu),。
2.設(shè)計(jì)目標(biāo)
裝配整體式鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)，主要受力構(gòu)件由預(yù)制剪力墻,、疊合梁,、疊合板組成，采用有效現(xiàn)澆方式將預(yù)制構(gòu)件連接成為整體的鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu),。本工程底部加強(qiáng)區(qū)剪力墻,、梁板均采用現(xiàn)澆,，底部加強(qiáng)區(qū)以上結(jié)構(gòu)剪力墻板預(yù)制，邊緣構(gòu)件及墻板之間連接部位現(xiàn)澆,，預(yù)制剪力墻的豎向鋼筋采用套筒灌漿連接或約束漿錨搭接連接,，套筒灌漿連接接頭等級(jí)為I級(jí)；水平鋼筋采用焊接連接或搭接連接,。其他預(yù)制混凝土構(gòu)件包括樓梯,、陽(yáng)臺(tái)、女兒墻,、空調(diào)板及建筑維護(hù)墻等構(gòu)件,。選自.投標(biāo)書(shū)代寫(xiě)網(wǎng) yipai178.com 作為結(jié)構(gòu)整體豎向承重及抗側(cè)力體系的一部分，預(yù)制墻板以及與之相關(guān)的豎向和水平連接構(gòu)件的性能,，應(yīng)具有承受設(shè)計(jì)規(guī)定的豎向靜荷載,、水平風(fēng)荷載以及地震作用的能力。
3.裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)
（1）注重建筑設(shè)計(jì)方案的概念設(shè)計(jì)：注重建筑方案的規(guī)則性,，控制建筑的高寬比,，本結(jié)構(gòu)高寬比為4.3。
（2）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況,，采取合理適宜的地基方案,，適當(dāng)提高基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，盡量避免結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不均勻沉降,。
（3）地下室：盡量加強(qiáng)地下室結(jié)構(gòu)的剛度和整體性,。鑒于地下室為上部結(jié)構(gòu)的嵌固端，故其整體性和剛度對(duì)結(jié)構(gòu)的整體抗震設(shè)計(jì)極為重要,。
（4）底部加強(qiáng)部位：因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)底部加強(qiáng)部位受力復(fù)雜且約束邊緣構(gòu)件,，為提高裝配整體式結(jié)構(gòu)的整體抗震性能，底部加強(qiáng)區(qū)采用全現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),。
（5）其他結(jié)構(gòu)抗震措施：適當(dāng)提高結(jié)構(gòu)的彈性剛度,，在小震及中震作用下較小的層間位移角有利于發(fā)揮預(yù)制墻板的性能，保證墻板連接的可靠,；嚴(yán)格控制剪力墻肢的軸壓比和剪壓比,，保證結(jié)構(gòu)具備良好的延性，保證結(jié)構(gòu)的耗能能力,；加強(qiáng)屋面結(jié)構(gòu)的整體性,，采用現(xiàn)澆混凝土梁板。
4.結(jié)構(gòu)計(jì)算
裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析方法與現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)相同,，墻采用墻元模擬,，預(yù)制墻板之間采用整體式拼縫，預(yù)制墻板和拼縫作為同一墻肢建模。梁采用疊合梁,，板采用疊合板,，結(jié)構(gòu)內(nèi)力與位移計(jì)算考慮疊合板對(duì)梁剛度的增大作用，中梁剛度增大系數(shù)可取1.8,，邊梁剛度增大系數(shù)可取1.2,。結(jié)構(gòu)計(jì)算采用“高層建筑結(jié)構(gòu)空間有限元分析與設(shè)計(jì)軟件-SATWE”進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，計(jì)算結(jié)果滿足規(guī)范要求,。
5.預(yù)制墻板的設(shè)計(jì)
試驗(yàn)結(jié)果表明：裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)等同現(xiàn)澆,，其抗震性能與現(xiàn)澆剪力墻極為相似。由于現(xiàn)澆拼縫的存在,，對(duì)整體剛度有所削弱,，在地震作用和風(fēng)荷載作用下的位移略大于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，但延性略好于現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),。預(yù)制墻板之間采取可靠的連接方式后,，具備等同現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)的能力。故剪力墻配筋計(jì)算可等同現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu),。
由于預(yù)制墻板采用工廠預(yù)制等更能保證質(zhì)量的措施,，墻體本身的強(qiáng)度可靠度不低于現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)，所以預(yù)制墻板四周連接面的形態(tài)與現(xiàn)澆拼縫的質(zhì)量直接決定整體結(jié)構(gòu)的抗震性能,。在設(shè)計(jì)中,，預(yù)制墻板水平接合面采用粗糙面，成型方法為露骨料化學(xué)成型法,，凹凸不小于4mm,；豎向接合面做成槽鍵，槽鍵長(zhǎng)度方向垂直于主剪力方向,。
預(yù)制墻板配筋設(shè)計(jì)同現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu),，對(duì)端開(kāi)間山墻配筋適當(dāng)加強(qiáng)。
6.預(yù)制墻板之間的連接設(shè)計(jì)
預(yù)制墻板上端與水平現(xiàn)澆帶的連接縫可不進(jìn)行抗剪承載力計(jì)算,。上層預(yù)制墻板與樓板之間的水平縫采用灌漿連接,，灌漿料抗壓強(qiáng)度高于預(yù)制墻板，其性能應(yīng)與套筒灌漿料或約束漿錨灌漿料的性能接近,。
因剪力墻抗震等級(jí)為三級(jí),，需進(jìn)行下面三種工況下接縫的抗剪承載力計(jì)算：
（1）持久、短暫設(shè)計(jì)狀況,，接縫的抗剪承載力設(shè)計(jì)值大于相應(yīng)剪力設(shè)計(jì)值的1.2倍；
（2）小震作用下,，接縫的抗剪承載力大于相應(yīng)考慮地震作用組合的剪力設(shè)計(jì)值的1.2倍,；
（3）中震作用下，接縫的抗剪承載力大于相應(yīng)考慮地震作用組合的剪力標(biāo)準(zhǔn)值的1.2倍；
經(jīng)實(shí)際驗(yàn)算,，預(yù)制墻板之間的受剪,、受拉、受彎即抗壓均滿足相應(yīng)規(guī)范要求,。構(gòu)造加強(qiáng)措施如下：當(dāng)采用套筒連接時(shí),，在結(jié)構(gòu)總高的下部二分之一高度范圍內(nèi)，山墻及端開(kāi)間外縱墻豎向連接鋼筋面積不低于預(yù)制墻板鋼筋的1.2倍,；其他部位豎向連接鋼筋的面積不得低于預(yù)制墻板配筋的1.1倍,。豎向鋼筋連接區(qū)域水平鋼筋加密至100mm。當(dāng)采用約束漿錨搭接連接時(shí),，豎向鋼筋宜每根都進(jìn)行連接,，豎向鋼筋連接區(qū)域水平鋼筋加密至100mm。
在設(shè)計(jì)中采用底部加強(qiáng)部位全現(xiàn)澆,，之上墻板預(yù)制,，邊緣構(gòu)件現(xiàn)澆的方法實(shí)現(xiàn)整體裝配的剪力墻結(jié)構(gòu)。
7.疊合梁,、疊合板及樓梯的設(shè)計(jì)
預(yù)制墻板洞口上方的預(yù)制連梁應(yīng)與水平現(xiàn)澆帶形成疊合連梁,。預(yù)制連梁的箍筋應(yīng)伸出其上表面，水平現(xiàn)澆帶的縱筋應(yīng)穿在箍筋內(nèi),。如預(yù)制墻板為倒L形,，預(yù)制連梁一端宜設(shè)置現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件，連梁縱筋應(yīng)錨固在現(xiàn)澆邊緣構(gòu)件內(nèi),，連梁端部應(yīng)做成粗糙面或者設(shè)置鍵槽,。
疊合板按同厚度的現(xiàn)澆板進(jìn)行計(jì)算。疊合板跨度較大時(shí),，樓板內(nèi)力和撓度應(yīng)考慮預(yù)制板拼縫的影響進(jìn)行調(diào)整,。并根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)置抗剪鋼筋，樓板采用鋼筋桁架板,。
樓梯預(yù)制,，采用混凝土樓梯。樓梯斜板采用整體預(yù)制,，不疊合,。預(yù)制樓梯兩端宜分別為固定鉸和滑動(dòng)鉸，并留出轉(zhuǎn)動(dòng)的位移空間,。
8.與拆分廠家的配合
裝配式剪力墻結(jié)構(gòu)房屋施工圖和預(yù)制混凝土構(gòu)件加工詳圖設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求：
（1）施工圖應(yīng)由設(shè)計(jì)單位完成,。
（2）混凝土預(yù)制構(gòu)件加工詳圖應(yīng)有完整的預(yù)制混凝土構(gòu)件拆分圖和排版圖。
（3）混凝土預(yù)制構(gòu)件加工詳圖應(yīng)由設(shè)計(jì)單位會(huì)簽確認(rèn),。
預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)需要設(shè)計(jì)單位與構(gòu)件拆分廠家緊密配合,，方能保證預(yù)制剪力墻結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量達(dá)到預(yù)期目標(biāo),。在我們?cè)O(shè)計(jì)過(guò)程中，拆分廠家給了我們很多中肯可行的建議,，設(shè)計(jì),、拆分、施工之間密切配合方能為裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)提供技術(shù)保障,。
9.小結(jié)
經(jīng)過(guò)實(shí)際工程設(shè)計(jì),，我們可以得出如下結(jié)論：裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)是能夠滿足抗震設(shè)計(jì)要求的，只要采取可靠的連接方式是可以達(dá)到與現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)抗震性能接近的目標(biāo)的,。目前,，裝配整體式剪力墻結(jié)構(gòu)在全國(guó)范圍內(nèi)尚處于起步階段，很多問(wèn)題的研究也只停留在試驗(yàn)階段,，相信在政府的大力支持下,，建筑產(chǎn)業(yè)化一定會(huì)迎來(lái)一個(gè)蓬勃發(fā)展的春天。
